Uma Proposta de especificação formal e fundamentação teórica para simulated annealing

Os algoritmos baseados no paradigma Simulated Annealing e suas variações são atualmente usados de forma ampla na resolução de problemas de otimização de larga escala. Esta popularidade é resultado da estrutura extremamente simples e aparentemente universal dos algoritmos, da aplicabilidade geral e da habilidade de fornecer soluções bastante próximas da ótima. No início da década de 80, Kirkpatrick e outros apresentaram uma proposta de utilização dos conceitos de annealing (resfriamento lento e controlado de sólidos) em otimização combinatória. Esta proposta considera a forte analogia entre o processo físico de annealing e a resolução de problemas grandes de otimização combinatória. Simulated Annealing (SA) é um denominação genérica para os algoritmos desenvolvidos com base nesta proposta. Estes algoritmos combinam técnicas de busca local e de randomização. O objetivo do presente trabalho é proporcionar um entendimento das características do Simulated Annealing e facilitar o desenvolvimento de algoritmos com estas características. Assim, é apresentado como Simulated Annealing e suas variações estão sendo utilizados na resolução de problemas de otimização combinatória, proposta uma formalização através de um método de desenvolvimento de algoritmos e analisados aspectos de complexidade. O método de desenvolvimento especifica um programa abstrato para um algoritmo Simulated Annealing seqüencial, identifica funções e predicados que constituem os procedimentos deste programa abstrato e estabelece axiomas que permitem a visualização das propriedades que estes procedimentos devem satisfazer. A complexidade do Simulated Annealing é analisada a partir do programa abstrato desenvolvido e de seus principais procedimentos, permitindo o estabelecimento de uma equação genérica para a complexidade. Esta equação genérica é aplicável aos algoritmos desenvolvidos com base no método proposto. Uma prova de correção é apresentada para o programa abstrato e um código exemplo é analisado com relação aos axiomas estabelecidos. O estabelecimento de axiomas tem como propósito definir uma semântica para o algoritmo, o que permite a um desenvolvedor analisar a correção do código especificado para um algoritmo levando em consideração estes axiomas. O trabalho foi realizado a partir de um estudo introdutório de otimização combinatória, de técnicas de resolução de problemas, de um levantamento histórico do uso do Simulated Annealing, das variações em torno do modelo e de embasamentos matemáticos documentados. Isto permitiu identificar as características essenciais dos algoritmos baseados no paradigma, analisar os aspectos relacionados com estas características, como as diferentes formas de realizar uma prescrição de resfriamento e percorrer um espaço de soluções, e construir a fundamentação teórica genérica proposta.

Método de otimização de produtos e processos medidos por múltiplas características de qualidade

Esta dissertação pretende consolidar um método quantitativo, flexível e genérico que possa ser útil na otimização experimental dos mais variados produtos e processos industriais medidos por múltiplas variáveis de resposta. O que se pretende com o método é identificar o ajuste ótimo dos fatores controláveis, ou seja, aquele que reduz os custos devido à má qualidade de um produto considerando também os custos de matéria-prima e energia gastos na fabricação desse produto. A redução dos custos gerados pela má qualidade de um produto é alcançada através da minimização dos desvios das variáveis de resposta dos seus valores alvos e maximização da robustez do produto ou processo aos fatores de ruído e a possíveis oscilações nos fatores controláveis, pois toda vez que uma variável de resposta desvia-se do seu valor alvo ou apresenta variabilidade, existe uma perda financeira experimentada pelo seu usuário. Ao longo do texto, faz-se uma revisão da literatura existente sobre o assunto, apresentam-se as etapas do método que devem ser cumpridas e algumas ferramentas consideradas eficientes no cumprimento dessas etapas. Logo após, realizam-se estudos práticos para validar o método e, baseado nesses estudos e no referencial teórico, conclui-se sobre o assunto.

A cadeia produtiva do trigo no Brasil : contribuição para a geração de emprego e renda

Esta dissertação analisa algumas características da cadeia produtiva do trigo no Brasil, com o objetivo de descrever a evolução da produção, consumo e políticas relacionadas até os dias de hoje e analisar as possibilidades de geração de emprego e renda. A cadeia produtiva do trigo é composta a montante por um grande número de indústrias de insumos, máquinas, equipamentos e serviços; e pelo setor produtivo a jusante, é composta principalmente pelas indústrias moageiras e de transformação que correspondem aquelas de massas, biscoitos, pães e o consumidor final. Constatou-se que o segmento agrícola é o mais prejudicado pelas importações, mas atualmente todos os segmentos da cadeia produtiva começam a ser ameaçados com as importações. O limite e a quantificação das relações inter-setoriais da cadeia produtiva do trigo foram realizadas através da matriz insumo-produto. Além disso, este modelo foi utilizado para quantificar o número de empregos gerados na atividade agrícola produtora de trigo em grão e nas principais atividades ligadas a ela. O insumoproduto é um modelo estático comparativo e serve para determinar variações nos valores de equilíbrio das variáveis endógenas, quando houver variações nos parâmetros ou variáveis exógenas. Foram realizadas nove simulações com diferentes níveis de produção de trigo a partir da matriz de 1995, quando a produção brasileira foi de 1.436,5 mil toneladas com o objetivo de observar os impactos na geração de emprego, alteração no Valor Bruto da Produção e na utilização de insumos das atividades ligadas a cadeia produtiva do trigo. Neste ano foram gerados 40.108 postos de trabalho o que permite afirmar que a cada 24,4 hectares cultivados é criado um emprego. Mas, a ampliação da produção gera emprego também fora do segmento agrícola, principalmente na indústria de insumos, máquinas, equipamentos e serviços. Os resultados sugerem políticas que venham viabilizar a ampliação da produção de trigo no Brasil, à medida que o cultivo deste cereal gera emprego e renda na atividade agrícola contribuindo para a redução da migração do campo para a cidade.

Avanços no método LTSn para cálculo de criticalidade e desenvolvimento da primeira versão do código LTSn

O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de alguns avanços, teóricos e numéricos, no método LTSN visando implementar a primeira versão de um código computacional, para resolver a equação de transporte utilizando formulação LTSN na forma de multigrupos em geometria plana. Os avanços para o método LTSN estão fundamentados na solução iterativa para o sistema de equações que constituem as condições de contorno, um novo método para a busca do valor de keff baseado no método da bissecção. O desenvolvimento desta metodologia permitiu realizar o calculo muito rápido com altas ordens de quadratura e com esforço computacional muito reduzido. Juntos os avanços matemáticos e numéricos, implementados nesta primeira versão de um código fortran, tal como nos códigos já conhecidos permite solucionar a equação de transporte na forma de multigrupos, tanto para o cálculo direto como para o adjunto, com fontes arbitrárias. Este código utiliza de recursos computacionais da linguagem FORTRAN e as bibliotecas LAPACK, para a otimização de seus algoritmos, facilitando o desenvolvimento futuro. A validação deste trabalho foi feita utilizando dois problemas: um relativo ao fluxo angular e escalar, tanto para o fluxo direto como para o adjunto, cuja importância está relacionada com busca de convergência, relação de reciprocidade e comprovação da solução adjunta, e; um problema de criticalidade, para comprovar a eficácia do algoritmo de busca iterativa de keff e espessura crítica. Com este trabalho se abrem muitas possibilidades tanto teóricas como numéricas a investigar com o método LTSN.

Cadeia produtiva de madeira serrada de eucalipto para produção sustentável de habitações

O uso de materiais de construção que sejam ambientalmente corretos é um dos caminhos para se alcançar o desenvolvimento sustentável. Nesse contexto, a madeira serrada, originária de plantios florestais tem sido cogitada como um material que pode atender aos requisitos colocados por esse conceito. Buscando essa adequação, este trabalho analisou a madeira serrada de Eucalipto spp e as relações entre os seus problemas ambientais, as suas oportunidades e o conceito de desenvolvimento sustentável. Essas relações foram exploradas através do estudo dos problemas e das oportunidades identificadas na cadeia produtiva de madeira serrada de eucalipto para habitação do Rio Grande do Sul. O estudo foi estruturado em três etapas: coleta de dados, diagnóstico dos problemas e oportunidades, identificando os problemas ambientais e suas relações com outros problemas, através da elaboração de fluxogramas explicativos. Por fim, análise da adequação ambiental da madeira serrada de eucalipto, verificando o aumento e a redução de impactos ambientais, de acordo com os critérios de classificação de materiais ambientalmente corretos.

Vantagens e desvantagens dos sistemas inovadores de cultivo de arroz irrigado no RS : um estudo multicaso

O setor orizícola do Rio Grande Sul está inserido em um ambiente de constantes mudanças e acirrada competitividade. Isto tem forçado os produtores a buscar ganhos contínuos de eficiência em termos de redução de custos, maior produtividade, diferenciação de produtos e menor impacto ambiental. Com o objetivo de atender aos referidos requisitos, alguns produtores adotaram como estratégia a inovação tecnológica. O tema desta pesquisa refere-se às vantagens e desvantagens dos sistemas inovadores de cultivo de arroz irrigado no Rio Grande do Sul. O objetivo da pesquisa foi identificar as principais vantagens e desvantagens percebidas pelos orizicultores, na utilização dos sistemas inovadores de cultivo de arroz irrigado – plantio direto, cultivo mínimo, prégerminado, rizipiscicultura, transplante de mudas e arroz biodinâmico - no que diz respeito ao custo de produção, produtividade, controle do “arroz vermelho” e impacto ambiental. Efetuou-se uma revisão bibliográfica visando colher subsídios para identificar as relações existentes entre inovação, competitividade e desenvolvimento sustentável. Considerando que as empresas pesquisadas pertencem ao setor do agribusiness, estudou-se a cadeia produtiva do arroz. O método de pesquisa utilizado foi o estudo de caso de onze propriedades rurais, localizadas no Estado do Rio Grande do Sul. O resultado deste estudo indica que, apesar de algumas desvantagens, os produtores mostraram-se satisfeitos com as vantagens obtidas, mediante a utilização dos sistemas inovadores de cultivo, destacando-se os aspectos: (1) o “controle do arroz vermelho”, por meio dos sistemas: pré-germinado, cultivo mínimo e biodinâmico; (2) o baixo custo de produção proporcionado pela rizipiscicultura; (3) a produtividade proporcionada pela rizipiscicultura; e (4) o baixo impacto ambiental resultante da rizipiscicultura e do sistema biodinâmico. Evidenciou-se, ainda, que, para a otimização dos resultados, fazem-se necessárias algumas ações, como melhor difusão das tecnologias, maior interação dos agentes da cadeia produtiva e maiores investimentos em pesquisas.

A logística integrada como ferramenta para a competitividade em uma agroindústria

Nos últimos anos a economia mundial e a economia brasileira têm sofrido mudanças importantes. Fusões e aquisições estratégicas têm se multiplicado na busca de estratégias para a competitividade envolvendo a integração de todas as atividades na agregação de valor que seja percebido pelo cliente. No presente trabalho, a adoção do planejamento e do gerenciamento do processo logístico pode tornar-se uma ferramenta competitiva para a efetiva sustentação de estratégias na busca de novos mercados e novos objetivos de negócios. Sendo uma das competências necessárias para criar valores para o cliente a logística evolui da sua base conceitual, para a obtenção da vantagem competitiva e parte fundamental da estratégia empresarial. O objetivo desta dissertação é caracterizar e analisar o processo de gestão da cadeia logística e a de suas atividades nos processos como fator competitivo e de estratégia empresarial em uma agroindústria. A pesquisa é de caráter exploratório através de um estudo de caso e busca-se como resultado uma análise acerca de estratégias para a competitividade e do seu relacionamento logístico, sua estrutura e mudanças, tendo como base para o levantamento desses dados e análise, o modelo desenvolvido por BOWERSOX (1989). Como conclusão tem-se uma mostra de como os conceitos de logística têm uma função muito mais relacional e estratégica nas estruturas das organizações dentro de um contexto competitivo. O uso maciço da tecnologia, a otimização, o oportunismo e a eficiência nas habilidades de gerenciamento das estratégias logísticas e na integração funcional como elementos prioritários tem como objetivo criar valor – em lucratividade e retorno sobre o investimento - tanto para a empresa como para o seu cliente.

Orpheo : uma estrutura de trabalho para integração dos paradigmas de aprendizado supervisionado e não-supervisionado

Esta tese apresenta contribuições ao processo de Descoberta de Conhecimento em Bases de Dados (DCBD). DCBD pode ser entendido como um conjunto de técnicas automatizadas – ou semi-automatizadas – otimizadas para extrair conhecimento a partir de grandes bases de dados. Assim, o já, de longa data, praticado processo de descoberta de conhecimento passa a contar com aprimoramentos que o tornam mais fácil de ser realizado. A partir dessa visão, bem conhecidos algoritmos de Estatística e de Aprendizado de Máquina passam a funcionar com desempenho aceitável sobre bases de dados cada vez maiores. Da mesma forma, tarefas como coleta, limpeza e transformação de dados e seleção de atributos, parâmetros e modelos recebem um suporte que facilita cada vez mais a sua execução. A contribuição principal desta tese consiste na aplicação dessa visão para a otimização da descoberta de conhecimento a partir de dados não-classificados. Adicionalmente, são apresentadas algumas contribuições sobre o Modelo Neural Combinatório (MNC), um sistema híbrido neurossimbólico para classificação que elegemos como foco de trabalho. Quanto à principal contribuição, percebeu-se que a descoberta de conhecimento a partir de dados não-classificados, em geral, é dividida em dois subprocessos: identificação de agrupamentos (aprendizado não-supervisionado) seguida de classificação (aprendizado supervisionado). Esses subprocessos correspondem às tarefas de rotulagem dos itens de dados e obtenção das correlações entre os atributos da entrada e os rótulos. Não encontramos outra razão para que haja essa separação que as limitações inerentes aos algoritmos específicos. Uma dessas limitações, por exemplo, é a necessidade de iteração de muitos deles buscando a convergência para um determinado modelo. Isto obriga a que o algoritmo realize várias leituras da base de dados, o que, para Mineração de Dados, é proibitivo. A partir dos avanços em DCBD, particularmente com o desenvolvimento de algoritmos de aprendizado que realizam sua tarefa em apenas uma leitura dos dados, fica evidente a possibilidade de se reduzir o número de acessos na realização do processo completo. Nossa contribuição, nesse caso, se materializa na proposta de uma estrutura de trabalho para integração dos dois paradigmas e a implementação de um protótipo dessa estrutura utilizando-se os algoritmos de aprendizado ART1, para identificação de agrupamentos, e MNC, para a tarefa de classificação. É também apresentada uma aplicação no mapeamento de áreas homogêneas de plantio de trigo no Brasil, de 1975 a 1999. Com relação às contribuições sobre o MNC são apresentados: (a) uma variante do algoritmo de treinamento que permite uma redução significativa do tamanho do modelo após o aprendizado; (b) um estudo sobre a redução da complexidade do modelo com o uso de máquinas de comitê; (c) uma técnica, usando o método do envoltório, para poda controlada do modelo final e (d) uma abordagem para tratamento de inconsistências e perda de conhecimento que podem ocorrer na construção do modelo.

Sistema de produção sincronizado : uma aplicação em processos produtivos de propriedade contínuos segundo a teoria das restrições

Este trabalho de conclusão investiga o efeito da geração de estoques intermediários nos indicadores principais empregados na Teoria das Restrições (Ganho, Despesa Operacional e Inventário) em uma unidade industrial de processo produtivo de Propriedade contínuo, que emprega embalagens, matérias-primas obtidas em larga escala e cadeias logísticas de longo curso. Este tipo de indústria produz bens de consumo imediato, com pouca variabilidade, de modo “empurrado”. A principal conseqüência é a perda do sincronismo na cadeia logística, resultando em uma grande quantidade de estoques intermediários e custos crescentes, relacionados principalmente ao custo de manutenção destes estoques. Através dos cinco passos de focalização e das ferramentas lógicas da Teoria das Restrições, propõe-se uma alternativa gerencial, que inclui o algoritmo Tambor-Pulmão-Corda e insere a organização em um processo de melhoria contínua, cujos impactos são avaliados por simulação computacional. Através de técnicas estatísticas e software apropriados, constrói-se um modelo de simulação computacional baseado em dados reais de uma planta produtora de cimento. A partir deste modelo, diferentes cenários são testados, descobrindo-se a condição ótima. Chega-se a uma conclusão, considerando a mudança na política de geração de estoques intermediários e seus impactos na redução de custos e riscos.

Desenvolvimento de um sistema de custeio baseado em atividades - ABC, como ferramenta para otimização da gestão estratégica de custos na indústria e comércio de Calçados Andarilho Ltda.

O setor calçadista brasileiro, da mesma forma que toda a economia nacional, vem sofrendo transformações nos últimos anos, o que obriga as empresas do setor a buscar informações sobre métodos de custeio mais acurados, para que consigam atingir a eficiência e a competitividade necessárias em suas decisões, garantindo assim a sua permanência no mercado. Este trabalho propõe um metodologia para a implantação de um Sistema de Custeio Baseado em Atividades ABC, ferramenta esta que promove um aprimoramento no controle dos recursos consumidos pela empresa, o aperfeiçoamento contínuo dos processos e fornece informações relevantes na Gestão Estratégica de Custos, através da compreensão das atividades desenvolvidas e da dinâmica dos custos, que são proporcionadas pela metodologia proposta. Com a finalidade de avaliar a metodologia proposta, é desenvolvida uma aplicação em uma indústria calçadista, a Indústria e Comércio de Calçados Andarilho Ltda, em Frederico Westphalen - RS e também é realizada a validação para uma maior fidedignidade do Sistema de Custeio Baseado em Atividades - ABC. Neste trabalho, portanto, pode-se conhecer uma metodologia para a implantação deste sistema, além de avaliá-lo através da descrição do seu uso na empresa e compreender seus principais passos para implementação, benefícios, dificuldades e resultados que o referido sistema pode proporcionar.